[发明专利]电池荷电状态的计算方法

说明书

本公开涉及一种电池荷电状态的计算方法。根据本公开的电池荷电状态的计算方法包括：使用第一荷电状态估算方法估算电池的第一荷电状态；使用第二荷电状态估算方法估算电池的第二荷电状态；根据电池的状态数据确定与第一荷电状态对应的第一权重和与第二荷电状态对应的第二权重；以及基于第一荷电状态和第一权重以及第二荷电状态和第二权重计算电池的荷电状态。根据本公开的电池荷电状态计算方法能够以较小的计算代价提高电池荷电状态的计算精度。

技术领域

本公开总体上涉及电池的技术领域，更具体地，涉及一种通过结合不同的荷电状态估算方法来以较小的计算代价以更高的精度计算电池的荷电状态的方法。

背景技术

在作为储能设备的电池的管理系统中，电池的荷电状态(State of Charge，SOC)是核心的状态，其影响电池寿命(State of Health，SOH)、剩余能量(State of Energy，SOE)、电池输出功率(State of Power，SOP)，甚至影响电池安全。然而，由于电池所处环境复杂、影响参数过多，很难对电池的荷电状态进行准确预测。

在例如磷酸铁锂电池的充放电过程中，在充放电停止瞬间和电流方向发生变化时，电池的内部平衡会发生变化，同时电池的欧姆内阻、电化学极化状态、浓差极化状态都会发生变化。这将导致电池电压在充放电瞬间急速变化，并且需要较长时间才能重新恢复到平衡状态。在该过程中，电压变化会导致根据例如电压电流等电池参数计算的电池荷电状态产生较大的误差。此外，由于浓差极化的过程较长，在不同的荷电状态条件下浓差极化参数也不相同，因此该过程会使计算的荷电状态在较长时间内出现波动。因此，在从电池的充放电停止直到电池达到新的平衡状态的时段期间，不能认为所测量的电池的端电压为电池的开路电压。

上述变化主要在电池电流发生突变的情况下出现，即电流方向突然由正向转为负向或由负向转为正向或者电流从无到有或从有到无这四种情况。当使用恒定电流对电池充电时，该情况较少出现，而且主要出现在充电的开始和结束期间；当使用调频电流对电池充电时，该情况会频繁出现并且影响巨大。

由于上述原因，在电池电流发生突变的情况下，难以准确地估算电池荷电状态。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本公开提出了一种电池荷电状态的计算方法。

根据本公开的电池荷电状态的计算方法根据电池内部变化过程中测量的电池的状态数据修正电池内部平衡被打破后的电池荷电状态，采用数学方法结合不同的电池荷电状态估算方法来计算电池内部平衡被打破后重新回归平衡这段时间的电池荷电状态。

在下文中将给出关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，此概述并非是关于本公开的穷举性概述，也并非意图确定本公开的关键或重要部分或者限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

为了实现本公开的目的，根据本公开的一个方面，提供了一种电池荷电状态的计算方法，其包括：使用第一荷电状态估算方法估算电池的第一荷电状态；使用第二荷电状态估算方法估算电池的第二荷电状态；根据电池的状态数据确定与第一荷电状态对应的第一权重和与第二荷电状态对应的第二权重；以及基于第一荷电状态和第一权重以及第二荷电状态和第二权重计算电池的荷电状态。

根据本公开的实施方式，第一荷电状态估算方法是开路电压法，并且第二荷电状态估算方法是安时积分法。

根据本公开的实施方式，第一荷电状态估算方法是基于电池的R-int等效电路模型、一阶RC等效电路模型和二阶RC等效电路模型中的至少之一的基于电池等效电路模型的方法。

根据本公开的实施方式，使用第一荷电状态估算方法估算电池的第一荷电状态包括：根据电池的历史充放电数据建立电池的荷电状态模型；感测电池的当前充放电数据；以及基于当前充放电数据使用荷电状态模型估算第一荷电状态。